前言
搞定了天空盒，才算是真正完成了场景的搭建，以后再要进行什么样的图形学测试，都可以在这个场景下进行。比如后面的反射、折射就是这样的例子。
写完这篇，我决定暂时结束这个系列。主要是因为我太懒了，居然拖拖拉拉拖了两年。其实可以探索的内容还有很多，比如阴影啊、HDR啊、辉光啊、基于物理的渲染啊什么的，内容还挺多，我想的是等以后我把我的代码搞得更完善一点之后，可能重写这一个系列。
也有可能不重写这个系列了，直接进军 Vulkan。
天空盒的技术其实挺简单
在没有做天空盒的时候，觉得天空盒很神秘。做了天空盒之后，发现天空盒的技术其实挺简单，就是利用了立方体贴图而已。
先说模型，就是绘制六个面，组成一个盒子而已，唯一不同的，可能就是这个盒子的面都是向内的。至于盒子的大小，其实不重要，后来我算是想明白了，反正应用纹理之后，我们看到的都是一个封闭的世界背景，那么把这个背景放在坐标为1的位置，还是放在远处，其实没什么区别。唯一需要注意的是，需要在 Shader 里面修改它的深度值，让它绘制在所有物体的后面，这样，其实是给了我们一个天空盒在无穷远处的假象。
再说立方体贴图，其实就是 6 张图片，使用相应的 API 载入而已。
最后说一说在场景中漫游的问题。通过前面的描述，可以看出盒子的位置一定在原点，盒子的大小不重要，所以 Model Matrix 就没有必要要了。但是我们还是需要在场景中转动，所以 View Matrix 还是要考虑，但是又要和前面的 View Matrix 不同，也就是我们只考虑摄像机的转动，而不用考虑摄像机的移动。所以这个要单独处理。
下面直接贴代码：
#ifndef __SKYBOX_H__
#define __SKYBOX_H__
#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <vector>
#include <string>
#include <string.h>
#include <GL/glew.h>
#include <iostream>
#include "model.hpp"
class SkyBox
{
protected:
GLuint VAO, VBO, textureID;
public:
GLuint getTextureID(){
return textureID;
}
void loadSkyBox(std::string directory)
{
std::cout << "Directory name: " << directory << std::endl;
float vertex_data[] = {
// positions
-1.0f, 1.0f, -1.0f,
-1.0f, -1.0f, -1.0f,
1.0f, -1.0f, -1.0f,
1.0f, -1.0f, -1.0f,
1.0f, 1.0f, -1.0f,
-1.0f, 1.0f, -1.0f,
-1.0f, -1.0f, 1.0f,
-1.0f, -1.0f, -1.0f,
-1.0f, 1.0f, -1.0f,
-1.0f, 1.0f, -1.0f,
-1.0f, 1.0f, 1.0f,
-1.0f, -1.0f, 1.0f,
1.0f, -1.0f, -1.0f,
1.0f, -1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, -1.0f,
1.0f, -1.0f, -1.0f,
-1.0f, -1.0f, 1.0f,
-1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, -1.0f, 1.0f,
-1.0f, -1.0f, 1.0f,
-1.0f, 1.0f, -1.0f,
1.0f, 1.0f, -1.0f,
1.0f, 1.0f, 1.0f,
1.0f, 1.0f, 1.0f,
-1.0f, 1.0f, 1.0f,
-1.0f, 1.0f, -1.0f,
-1.0f, -1.0f, -1.0f,
-1.0f, -1.0f, 1.0f,
1.0f, -1.0f, -1.0f,
1.0f, -1.0f, -1.0f,
-1.0f, -1.0f, 1.0f,
1.0f, -1.0f, 1.0f};
GLuint vertex_num = 36;
glCreateVertexArrays(1, &VAO);
glBindVertexArray(VAO);
glCreateBuffers(1, &VBO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
glNamedBufferStorage(VBO, sizeof(vertex_data), vertex_data, 0);
std::cout << "sizeof vertex_data:" << sizeof(vertex_data) << std::endl;
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, (void *)0);
std::vector<std::string> faces{
"right.jpg",
"left.jpg",
"top.jpg",
"bottom.jpg",
"front.jpg",
"back.jpg"
};
glGenTextures(1, &textureID);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + textureID);
glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, textureID);
int width, height, nrChannels;
for (unsigned int i = 0; i < faces.size(); i++)
{
unsigned char *data = stbi_load((directory + "/" + faces[i]).c_str(), &width, &height, &nrChannels, 0);
if (data)
{
glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + i,
0, GL_RGB, width, height, 0, GL_RGB, GL_UNSIGNED_BYTE, data
);
stbi_image_free(data);
}
else
{
std::cout << "Cubemap texture failed to load at path: " << directory + "/" + faces[i] << std::endl;
stbi_image_free(data);
}
}
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_R, GL_CLAMP_TO_EDGE);
}
void render()
{
glBindVertexArray(VAO);
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, 36);
}
};
#endif
主文件的代码我就不贴了。下面来看看顶点着色器的代码和片段着色器的代码。
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
out vec3 TexCoords;
uniform mat4 projection_matrix;
uniform mat4 view_matrix;
void main()
{
TexCoords = aPos;
vec4 tempPosition = projection_matrix * view_matrix * vec4(aPos, 1.0);
gl_Position = tempPosition.xyww;
}
#version 330 core
out vec4 FragColor;
in vec3 TexCoords;
uniform samplerCube skybox;
void main()
{
FragColor = texture(skybox, TexCoords);
}
关于反射和折射
关于反射和折射的计算，大家都懂，主要是涉及到视线方向和法线方向。当我知道了 GLSL 里面本来就有 reflect 函数和 refract 函数之后，我就觉得，这 TM 也实在是太简单了。
多的话不说，直接上图吧。
嗯，还是有点意思的。
总结
这个系列暂时就到这里结束吧，虽然我还有一点意犹未尽。让图形学的东西通过自己的代码在自己的屏幕上显示出来，还是挺激动人心的。以后我可能会将这个系列重整，也可能会添加一些东西，但是那就不知道是什么时候的事情了，可能要等我把手上的事情忙完，也可能那时候我又换了新电脑，换了新环境。
如果下次再重整这个系列，我可能会先解决在 OpenGL 里面显示文字的功能，然后显示个帧率看看，这样，可以让自己对各种图形学的算法和实现的效率有一个体验，也是不错的。
哦，对了，还有 VS Code 不得不提，真的是挺好用的。
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该随笔由京山游侠在2023年07月29日发布于博客园，引用请注明出处，转载或出版请联系博主。QQ邮箱：1841079@qq.com